SU1180844A2

SU1180844A2 - Self-adjusting velocity control system

Info

Publication number: SU1180844A2
Application number: SU843742048A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Аржанов; Владимир Степанович Фадеев; Владимир Иванович Копытов
Priority date: 1984-05-16
Filing date: 1984-05-16
Publication date: 1985-09-23

Abstract

САМОНАСТРАИВАЮЩАЯСЯ СИСТЕМ РЕГУЖРОВАНИЯ СКОРОСТИ по авт. ев. № 1007083, отличающа с тем, что, с целью улучшени динамических характеристик системы по управл ющему воздействию, в нее до-. полнительно введены последовательно соединенные второе дифференцирующее звено и второй усилитель с перемен- . ным коэффициентом усилени , а также последовательно соединенные третье дифференцирующее звено и второй выпр митель, причем вход второго дифференцирующего звена подключен к выходу первого дифференцирующего звена, а выход второго усилител к четвертому входу второго сумматора , вход третьего дифференцирующе- . i го звена подключен к выходу третьего сумматора, а выход второго- выпр (Л мител - к второму управл ющему входу второго усилител .SELF-SETTING SPEED REGULATION SYSTEMS by author. ev No. 1007083, characterized in that, in order to improve the dynamic characteristics of the system with respect to the control action, it is up to. In addition, a second differentiating link and a second amplifier with variables are in series connected. the second gain link and the second rectifier, the input of the second differentiating link connected to the output of the first differentiating link, and the output of the second amplifier to the fourth input of the second adder, the input of the third differentiating link. The i-th link is connected to the output of the third adder, and the output of the second rectifier (L miter is connected to the second control input of the second amplifier.

Description

0000

о эо j;oh j;

4;ib Изобретение относитс к системам автоматического управлени , а именнс к управлению автоматизированными электроприводами посто нного тока, может быть использовано в электроприводах подач металлорежущих станков с ЧПУ, в робототехнических комплексах и вл етс усовершенствованием устройства, описанного в авт.св. № 1007083. Цель изобретени - улучшение динамических характеристик системы по управл ющему воздействию. На чертеже изображена функциональ на схема самонастраивающейс системы регулировани скорости. Самонастраивающа с система регулировани скорости содержит задатчик 1 скорости, первый сумматор 2, регул тор 3 скорости, второй сумматор 4, регул тор 5 тока, тиристорный преобразователь 6, электродвигатель 7, датчик 8 скорости, датчик 9 тока с шунтом 10, эталонную модель 11, третий сумматор 12, первое дифференцирующее звено 13, второе дифференци рующее звено 14, первьш усилитель 15 с переменным коэффициентом, второй усилитель 16 с переменным коэффициен том, первый выпр митель 17, третье дифференцирующее звено 18, второй выпр митель 19, регулирующее устройство 20 и объект 21 регулировани . Самонастраивающа с система регулировани скорости работает- следующи образом. Последовательно соединенные задат чик 1 скорости, первый сумматор 2, регул тор 3 скорости, второй суг-шатор 4, регул тор 5 тока, тиристорный преобразователь 6, электродвигатель 7, датчик 8 скорости, датчик 9 тока с шунтом 10 образуют двухконтурную систему с подчиненньм регулированием параметров. В самонастраивающейс системе.регулировани скорости применен блок самонастройки, включающий в себ эта лонную модель 11, третий сумматор 12 первое дифференцирующее звено 13, второе дифференцирующее звено 14, первьш усилитель 15 с переменным коэффициентом усилени , второй усилитель 16 с переменным коэффициентом усилени , первый выпр митель 17, третье дифференцирующее звено 18 и второй выпр митель 19. Вход эталонной модели 11 подключен к выходу задатчика 1 скорости и моделирует переходную характеристику в системе регулировани скорости. При изменении параметров объекта регулировани , например при изменении электромеханической посто нной времени вследствие увеличени или уменьшени момента инерции объекта, определение ошибки регулировани осуществл етс на сумматоре 12, на входы которого поступают сигналы с выхода эталонной модели 11 и с выхода датчика 8 скорости. Ошибка регулировани с выхода сумматора 12 поступает на первый выпр митель 17, предназначенный дл получени модул ошибки регулировани . Ошибка регулировани с вьпсода сумматора 12 также подаетс на дифференцирующее звено 18, после чего продифференцированньш сигнал ошибки регулировани поступает на второй выпр митель 19, предназначенный дл получени модул первой производной ошибки регулировани . Выходной сигнал первого выпр мител 17 поступает на управл ющий вход первого усилител 15 с переменным коэффициентом усилени . С помощью первого дифференцирующего звена 13 осуществл етс получение первой прбизводной выходного сигнала задатчика 1 скорости, причем данный сигнал через первый усилитель 15 поступает на второй сумматор 4, как положительна параллельна св зь. Регулирование величины производной , поступающей на вход второго сумматора 4 через первый усилитель 15, производитс в функции ошибки регулировани . Выходной сигнал второго выпр мител 19 подаетс на управл ющий второго усилител 16 с переменньм коэффициентом усилени . С помощью второго дифференцирующего звена 14 осуществл етс получение второй производной выходного сигнала задатчика 1 скорости. Дважды продифференцированный сигнал задатчика 1 скорости через второй усилитель 16 с переменным коэффициентом усилени поступает на второй сумматор 4, как положительна параллельна св зь. Регулирование величины второй производной , поступающей на вход второго сумматора 4 через второй усилитель 16, производитс в функции первой4; ib The invention relates to automatic control systems, and specifically to the control of automated direct current electric drives, can be used in electric drives of CNC machine tools feeds, in robotic complexes, and is an improvement of the device described in auth.s. No. 1007083. The purpose of the invention is to improve the dynamic characteristics of the system in terms of the control effect. The drawing shows a functional scheme of a self-tuning speed control system. The self-adjusting speed control system contains speed reference 1, first adder 2, speed regulator 3, second adder 4, current regulator 5, thyristor converter 6, electric motor 7, speed sensor 8, current sensor 9 with shunt 10, reference model 11, the third adder 12, the first differentiating element 13, the second differentiating element 14, the first amplifier 15 with a variable coefficient, the second amplifier 16 with a variable coefficient, the first rectifier 17, the third differentiating element 18, the second rectifier 19, regulating the mouth 20 and an object 21 of regulation. Self-adjusting speed control system works in the following way. Sequentially connected speed control 1, first adder 2, speed controller 3, second sug-4, current controller 5, thyristor converter 6, electric motor 7, speed sensor 8, current sensor 9 with shunt 10 form a dual-circuit system with subordinate regulation parameters. In the self-adjusting speed control system, a self-tuning block is applied, including this model model 11, the third adder 12 the first differentiating link 13, the second differentiating link 14, the first amplifier 15 with a variable gain factor, the second amplifier 16 with a variable gain factor, the first rectifier 17, the third differentiating element 18 and the second rectifier 19. The input of the reference model 11 is connected to the output of the speed setting device 1 and simulates a transient response in the speed control system. When changing the parameters of the control object, for example when changing the electromechanical constant time due to increasing or decreasing the inertia moment of the object, the control error is determined at the adder 12, the inputs of which receive signals from the output of the reference model 11 and from the output of the speed sensor 8. The control error from the output of the adder 12 is fed to the first rectifier 17, which is intended to obtain the control error module. The regulation error from the output of the adder 12 is also fed to the differentiating element 18, after which the differentiated control error signal is fed to the second rectifier 19, which is designed to obtain the module of the first derivative of the control error. The output of the first rectifier 17 is fed to the control input of the first amplifier 15 with a variable gain. Using the first differentiating link 13, the first derivative of the output signal of the speed setpoint 1 is obtained, and this signal is fed through the first amplifier 15 to the second adder 4, as a positive parallel connection. The adjustment of the value of the derivative to the input of the second adder 4 through the first amplifier 15 is performed as a function of the adjustment error. The output of the second rectifier 19 is supplied to the control of the second amplifier 16 with a variable gain factor. Using the second differentiating link 14, the second derivative of the output signal of the speed setpoint 1 is obtained. A twice differentiated signal of the setpoint 1 speed through the second amplifier 16 with a variable gain is fed to the second adder 4, as a positive parallel connection. The adjustment of the value of the second derivative to the input of the second adder 4 through the second amplifier 16 is performed as a function of the first

33

производной от ошибки регулиро вани .derivative of regulation error.

При малых ошибках регулировани , когда динамическа характеристика самонастраивающейс системы регулировани скорости (выходной сигнал датчика скорости) соответствует заданной динамической характеристике (на выходе эталонной модели 11), ошибка регулировани на выходе третьего сумматора- 12 близка к нулю выходные сигналы первого и второго выпр мителей 17 и 19 равны нулю и коэффициенты усилени первого и второго усилителей 15 и 16 близки к нулю. При этом производные, вводимые первым дифференцирующим звеноWith small adjustment errors, when the dynamic characteristic of the self-adjusting speed control system (output of the speed sensor) corresponds to a given dynamic characteristic (output of the reference model 11), the control error at the output of the third adder-12 is close to zero, the output signals of the first and second rectifiers 17 and 19 are zero and the gains of the first and second amplifiers 15 and 16 are close to zero. In this case, the derivatives introduced by the first differentiator

13и вторым дифференцирующим звеном13 and the second differentiating link

14на второй сумматор 4, равны нулю и контур самонастройки не вли ет на работу системы регулировани скорости .14 on the second adder 4 is zero and the self-tuning loop does not affect the operation of the speed control system.

При несоответствии заданной динамической характеристики системы (си нал на выходе эталонной модели 11) и динамической характеристики системы (сигнал на выходе датчика 8 скорости) по вл етс ошибка регули|ровани на выходе третьего сумматора 12. Этот сигнал поступает на вход первого выпр мител 17, которы выходным сигналом увеличивает коэффициент усилени первого усилител 15. При этом возрастает и величина сигнала производной от задающего сигнала, получаемого первым дифференцирующим звеном 13 и увеличенный сигнал поступает на вход второго сумматора 4. При ошибке регулировани на выходе второго сумматора 12, равной посто нной величине, сигнал с выхода третьего дифференцирующего звена 18 равен нулю, так как производна от константы равна нулю. Выходной сигнал второго выпр мител 19, поступающий на управл ющийIf the specified dynamic characteristic of the system (the output signal of the reference model 11) and the dynamic characteristic of the system (the signal at the output of the speed sensor 8) does not match, an error occurs at the output of the third adder 12. This signal is fed to the input of the first rectifier 17, which the output signal increases the gain of the first amplifier 15. This increases the magnitude of the signal derived from the driving signal received by the first differentiating link 13 and the increased signal enters the input of the second adder 4. If the control error at the output of the second adder 12 is equal to a constant value, the signal from the output of the third differentiating element 18 is equal to zero, because it is zero-derived from the constant. The output signal of the second rectifier 19, arriving at the control

808444808444

вход второго усилител 16, тоже равен нулю, а значит равен нулю и коэффициент усилени второго усилите л 16. При этом втора производна , 5 вводима дифференцирующим звеном 14 на второй сумматор, также равна нулю и, следовательно, на работу системы регулировани скорости она не вли ет. Таким образом, при ошибке регулировани на выходе второго сумматора 12, равной посто нной величине, в контуре самонастройки системы регулировани скорости действует только перва производна выходного сигнала задат15 чика 1 скорости, формиру динамические процессы в системе.the input of the second amplifier 16 is also zero, which means it is zero and the gain of the second amplifier is 16. At the same time, the second derivative, 5 entered by differentiating link 14 to the second adder, is also zero and, therefore, it does not affect the operation of the speed control system em. Thus, when an error of regulation at the output of the second adder 12, which is equal to a constant value, only the first derivative of the output signal of the speed controller 1 acts in the self-tuning circuit of the speed control system, forming dynamic processes in the system.

При ошибке регулировани с измен ющейс величиной на выходе третьего дифференцирующего звена 18 по вл етс 20 сигнал, который через второй выпр митель 19 поступает на управл ющий вход второго усилител 16, увеличива его коэффициент усилени . Дважды продифференцированный сигнал задатчика 25 1 скорости, усиленный вторым усилителем 16, поступает на второй сумматор 4 вместе с первой производной выходного сигнала задатчика 1 скорости, усиленной первым усилителем 15. В Q этом случае в самонастраивающейс системе регулировани скорости обеспечиваетс больша инвариантность по управл ющему воздействию и происходит форсировка динамических процессов в системе регулировани скорости и улучшение динамических характеристик по управл ющему воздействию.With an adjustment error with a variable value, a third signal appears at the output of the third differentiator 18, which is fed through the second rectifier 19 to the control input of the second amplifier 16, increasing its gain. A twice differentiated signal of the speed setting device 25 1 amplified by the second amplifier 16 is fed to the second adder 4 together with the first derivative of the output signal of the speed setting 1 amplified by the first amplifier 15. In this case, in the self-adjusting speed control system, greater control invariance and there is a boost of dynamic processes in the speed control system and an improvement in the dynamic characteristics of the control action.

Таким образом,, предлагаема само-, настраивающа с система регулировани скорости позвол ет существенно улучшить динамические характеристики по управл ющему воздействию за счет введени первой и второй производной от задающего сигнала на вход регул тора тока при учете характера динамической , характеристики системы.Thus, the proposed self-tuning speed control system allows to significantly improve the dynamic characteristics of the control effect by introducing the first and second derivative of the master signal to the input of the current regulator while taking into account the nature of the dynamic, system characteristics.

Claims

SELF-ADJUSTABLE SPEED CONTROL SYSTEM by ed.

No. 1007083, characterized in that, in order to improve the dynamic characteristics of the system according to the control action, it is up to. the second differentiating link and the second amplifier with alternating are introduced in series. gain, as well as sequentially connected the third differentiating element and the second rectifier, the input of the second differentiating element connected to the output of the first differentiating element, and the output of the second amplifier to the fourth input of the second adder, the input of the third differentiating element connected to the output of the third adder, and the output of the second rectifier is to the second control input of the second amplifier.

SU_g ,, j 180844>